高纯铜广泛应用于电器工业.某粗铜样品中含Fe．Ni．Ag．Au等杂质.用电解法进行精炼．(1)请在如图1电解装置图中标明电极材料和电解质溶液(2)电解完毕后.某兴趣小组欲对电解液中的离子进行分离.他们通过查阅资料.得知相关氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线．①结合图分析.相同温度下Ksp[Cu(OH)2]．Ksp[Ni(OH)2]．Ksp[Fe(OH)2]由� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

高纯铜（Cu%=99.99%）广泛应用于电器工业，某粗铜样品中含Fe．Ni．Ag．Au等杂质，用电解法进行精炼．
（1）请在如图1电解装置图中标明电极材料和电解质溶液

（2）电解完毕后，某兴趣小组欲对电解液中的离子进行分离，他们通过查阅资料，得知相关氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线（如图2）．
①结合图分析，相同温度下K_sp[Cu（OH）₂]．K_sp[Ni（OH）₂]．K_sp[Fe（OH）₂]由大到小的顺序为

．
②pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是：

（写化学式）
③若要除去CuCl₂溶液中的少量Fe³⁺，应该控制溶液的pH为

（填字母）
A．＜1 B．2.4～4.5 C．＞6
④在Ni（NO₃）₂溶液中含有少量的Co²⁺杂质，

（能．不能）通过调节溶液pH的方法来除去，理由是

⑤乙同学设计了如图3操作步骤，顺利完成了溶液中的三种金属元素的分离．该方案中试剂X为

，n=

，沉淀b的化学式为

．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理

专题：实验设计题

分析：（1）电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，含有铜离子的溶液作电解质溶液；
（2）①根据形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度即PH判断，PH越小，则Ksp越小；
②根据图象判断铜元素的主要存在形式；
③若要除去CuCl₂溶液中的少量Fe³⁺，应该把Fe³⁺转化为沉淀，而铜离子不能沉淀；
④当调节PH时，Ni²⁺和Co²⁺都会转化为沉淀；
⑤先把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，在调节PH除去，当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni²⁺和Co²⁺不沉淀．

解答： 解：（1）用电解精炼铜时，粗铜在阳极，阴极为精铜，可用可溶解性铜盐溶液，如硫酸铜等，电解装置图为：

；
故答案为：

；
（2）①形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度越小，即PH越小时，Ksp越小，由图可知，相同温度下K_sp[Cu（OH）₂]、K_sp[Ni（OH）₂]、K_sp[Fe（OH）₂]由大到小的顺序为：K_sp[Fe （OH）₂]＞K_sp[Ni（OH）₂]＞K_sp[Cu（OH）₂]；
故答案为：K_sp[Fe （OH）₂]＞K_sp[Ni（OH）₂]＞K_sp[Cu（OH）₂]；
②Cu²⁺在pH=4.5左右很易溶解，显然pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是Cu²⁺，
故答案为：Cu²⁺；
③由图可知Fe³⁺在pH=2.5左右沉淀完全，Cu²⁺在pH=4.5左右很易溶解，要除去CuC1₂溶液中的少量Fe³⁺，应控制溶液的pH在2.5～4.5较合适，故选B；故答案为：B；
④Ni²⁺和Co²⁺几乎有相同的S-pH图，当调节PH时，二者会同时转化为沉淀，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO₃）₂溶液中含有少量的Co²⁺杂质；
故答案为：因Ni²⁺和Co²⁺几乎有相同的S-pH图，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO₃）₂溶液中含有少量的Co²⁺杂质；
⑤为了不引入新杂质，先加入氧化剂把Fe²⁺氧化成Fe³⁺时，可采用H₂O₂或Cl₂等氧化剂；由氢氧化物的溶解度与pH关系图，n=2.7～4.5的合理范围时Fe³⁺转化为沉淀，而其他金属离子不沉淀；当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni²⁺和Co²⁺不沉淀，所以最后得到沉淀b的化学式为Cu（OH）₂；
故答案为：H₂O₂；2.7～4.5；Cu（OH）₂．

点评：本题考查了电解原理的应用、沉淀的生成及离子的分离提纯，题目涉及的内容较多，题目难度中等，注意对难溶氢氧化物的S-pH图的分析应用是解题的关键．